The influence of geometry extrudate cross-section on mechanics of metal flow in extrusion

• Autorzy: Pawłowska B. , Śliwa R. E.

Warianty tytułu

PL

Wpływ geometrii przekroju poprzecznego wyrobu na mechanikę plastycznego płynięcia metalu w procesie wyciskania

• Konferencja: Scientific Seminar Integrated Study on the foundations of Plastic Deformation of Metals PLASTMET'04 (4; 16-19.11.2004; Łańcut, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the analysis of nature of metal flow during extrusion of noncircular sections and determining the relationship between extrusion force and geometrical parameters of extrudate (the shape of the extrudate). Experimental procedure was curried out for the simplest cases of non-circular profiles (triangle, square, rectangular) of various geometrical parameters. The investigations of direct extrusion of lead using set of flat and conical dies have been done under laboratory conditions. The extrusion load and punch displacement have been registered during experimental work. By determining parameters of metal plastic flow (the depth of plastic zone Lp and the dead zone angle &Alphasm) it has been shown the difference in nature of metal flow during extrusion product differing in non-circular sections. This differentiation results in the complex nature of flow consequential from change with circular section of the billet to non-circular section of extrudate. It has been shown that flow resistance can be different with regard to appearing configurations of deformation zones ( the size and shape of plastic zone, dead and shear zones) and dependent from for example geometrical parameters of a die (shape and size of an die orifice). It has been shown that identified deformation zone, their description and connection with the shape of extrusion product and extrusion load let modify analytical relationship determining the extrusion load through introduction of the “shape factor”. It may improve designing such ones especially for more complicated cases of extrusion of non-circular profiles.

PL

W pracy przedstawiono analizę charakteru plastycznego płynięcia metalu podczas wyciskania wyrobów o niekołowym kształcie przekroju poprzecznego oraz określenie wpływu kształtu przekroju poprzecznego wyciskanego wyrobu na wielkość siły wyciskania. Wyciskanie przeprowadzono dla najprostszych przypadków profili niekołowych (trójkat, kwadrat, prostokat) o odpowiednio zróżnicowanych parametrach geometrycznych. W warunkach laboratoryjnych zrealizowano cykl badań wyciskania współbieżnego ołowiu z zastosowaniem zespołu dzielonych matryc płaskich i stożkowych. Podczas eksperymentu rejestrowano siłę wyciskania oraz przemieszczenie. Poprzez określenie parametrów strefy plastycznego płynięcia (głebokość strefy plastycznej Lp, kat strefy martwej &Alphasm) pokazano różnice w charakterze płynięcia metalu podczas wyciskania wyrobów o różnym kształcie przekroju poprzecznego, wynikające głównie ze złożonego charakteru płyniecia przy przejściu z przekroju kołowego wlewka na przekrój niekołowy wyrobu. Wykazano również, ze opory płynięcia są różne w zależnosści od powstającej konfiguracji stref odkształcenia (wielkość i kształt strefy plastycznej, martwej i strefy scinania) i zależne m. in. od parametrów geometrycznych matrycy (kształt i wielkość oczka matrycy). Identyfikacja stref odkształcenia oraz ich powiązanie z kształtem przekroju poprzecznego wyciskanego wyrobu i siła wyciskania stanowi podstawę modyfikacji zależnosci określających wielkość siły wyciskania poprzez uwzględnienie czynnika kształtu i właściwego sformułowania wytycznych do projektowania procesu wyciskania wyrobów o złożonym kształcie.

Słowa kluczowe

EN

extrusion non-circular sections; extrusion load; shape factor; metal flow in extrusion

PL

wyciskanie profili niekołowych; siła wyciskania; współczynnik kształtu; płynięcie metalu w procesie wyciskania

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 50, iss. 3
• Strony: 647--660
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Pawłowska B.

• Rzeszów University of Technology, 35-959 Rzeszów, W. Pola 2

autor

Śliwa R. E.

• Rzeszów University of Technology, 35-959 Rzeszów, W. Pola 2

Bibliografia

• [1] W. A. Gołowin, A. N. Mitkin, A. G. Rieznikow, Wyciskanie melali na zimno, WNT (1973).
• [2] V. Depierre, Experimential Measurement of Forces During Extrusion and Correlation with Theory, Metal and Ceramics Division, Ohio (1970).
• [3] K. Laue, H. Stenger, Extrusion, American Society for Metals (1976).
• [4] I. Ł. Perlin, Tieorija priessowanija mietallow, Mietallurgija, Moskwa (1964).
• [5] W. W. Żołobow, G. I. Zwieriew, Priessowanije mietattow, Mietallurgija, Moskwa (1971).
• [6] W. Johnson, H. K. Kudo, The Mechanics of Metal Extrusion (1962).
• [7] B. Avitzur, Metal Forming Processes and Analysis, New York (1979).
• [8] M. Gierzyńska-Dolna, Tarcie, zużycie i smarowanie w przeróbce plastycznej, WNT, Warszawa (1983).
• [9] J. Zasadziński, J. Richert, W. Libura, Prognozowanie parametrów siłowych wyciskania na gorąco aluminium i jego stopów, Rudy i Metale Nieżelazne R 49, 131-134 (2004).
• [10] D. Y. Yang, C. H. Han, M. U. Kim, A generalized method for analysis of three-dimensional extrusion of arbitrary-shaped sections, Int. J. Mech. Sci. 32, 1, 65-82 (1990).
• [11] B. Pawłowska, R. Śliwa, Sita wyciskania ksztaftowników w procesie nieosiowosymetrycznym, Konferencja Forming, 185-190 (2000).
• [12] W. Libura, J. Zasadziński, J. Richert, W. Z. Misiołek, Wyciskanie kształtowników cienkościennych, Rudy i Metale Nieżelazne R 46, 2, 68-73 ( 2001).
• [13] W. Libura, J. Zasadziński, J. Richert, W. Z. Misiołek, Minimal attainable wall thickness in aluminium extruded sections, Proceedings of the 5th International Alumnium Extrusion Technology Seminar, Chicago, 365-370 (1998).
• [14] C. W. Wu, R. Q. Hsu, A universal velocity field for the extrusion of non-axisymmetric rods with non-uniform velocity distribution in the extrusion direction, J. Of Mat. Proc. Tech. 97, 180-185 (2000).
• [15] D. K. Kim, J. R. Cho, W. B. Bae, Y. H. Kim, A. N. Bramley, An upper bound analysis of the square-die extrusion of non-axi- -symmetric sections, J. Of Mat. Proc. Tech. 71, 477-486(1997).
• [16] B. Pawlowska, R. Śliwa, Effect of metal flow pattern on resistance to deformation of non-circular profiles, 21" Danubia Adria, Symposium on Experimental Methods in Solid Mechanics, 182-183 (2004).
• [17] K. Nakanishi, S. Kamitani, T. Yang, H. Takio, M. Nagayoshi, Material flow characteristics in hot extrusion of aluminium alloy controlled by the flow guide and die bearing. Advanced Technology of Plasticity 1, 409-414 (2002).
• [18] M. Kiuchi, H. Kishi, H. K. Ishikawa, Study on non-symmetric extrusion and drawing. Metalurgia i Odlewnictwo 8, 2, 357-371 (1982).
• [19] B. Pawłowska. R. Śliwa, Analiza plastycznego płynięcia materiału w procesie wyciskania płaskowników, Rudy i Metale Nieżelazne 44, 11, 607-613 (1999).
• [20] B. Pawłowska, R. Śliwa, I. Nowotyńska, G. Ryzińska, Plastic flow during extrusion of non-symmetrical sections, PRO-TECH-MA, Acta Mechanica Slovaca 8, 341-347 (2004).